Mapování prostorového rozložení prvků metodou LIBS v minerálech obsahujících lithium

Bc. Peter Privara

Diplomová práce

The spatial distribution imaging of elements using the LIBS method in lithium-containing minerals

Abstract:

This diploma thesis focuses on the study of the spatial distribution of lithium in geo-logical samples using the Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) method. LIBS represents a modern analytical technique that enables rapid and spatially resolved chemical composition analysis without the need for demanding sample preparation. In the first part of the thesis, the experimental conditions for LIBS were optimized for lithium detection in various matrix types, using synthetic reference glasses NIST610, FG910, and FG5 through FG10. Particular attention was given to the influence of laser pulse energy and matrix composition on signal quality and reproduci-bility of results. An important part of the optimization involved analyzing the depth and diameter of ablation craters using a confocal profilometer. Based on the optimized conditions, the mapping of lithium distribution in mica samples was subsequently carried out. LIBS mapping enabled the acquisition of spatial information about the occurrence of lithium, while accompanying elements (e.g., Mg, Ca, K, Na) were also analyzed to better understand the phase occurrence of lithium within the mineral matrix. The LIBS results were compared with reference methods, such as LA-ICP-MS, in order to verify the quantitative reliability of the technique. Thus, the thesis provides a comprehensive overview of the possibilities for determining the distribution of lithium in minerals.

Abstract:

Tato práce se zaměřuje na studium prostorového rozložení lithia v geologických vzorcích pomocí metody spektroskopie laserem buzeného plazmatu (LIBS). LIBS představuje moderní analytickou techniku umožňující rychlou a prostorově rozli-šitelnou analýzu chemického složení bez nutnosti pracné přípravy vzorku. V první části práce byla provedena optimalizace experimentálních podmínek LIBS pro detekci lithia v různých typech matric s využitím syntetických skel NIST 610, FG910, FG5 až FG10. Zejména byl zkoumán vliv energie laserového pulzu a slo-žení matrice na kvalitu signálu a reprodukovatelnost výsledků. Důležitou součástí optimalizace byla také analýza hloubky a průměru ablačních kráterů pomocí konfo-kálního profilometru. Na základě optimalizovaných podmínek se pak přistoupilo k mapování distribu-ce lithia ve vzorcích slídy. LIBS mapování umožnilo získat prostorové informace o výskytu lithia a současně sledovat doprovodné prvky (např. Mg, Ca, K, Na), jejichž distribuce přispívá k lepšímu pochopení fázového výskytu lithia v minerální matrici. Výsledky LIBS byly porovnány s referenčními metodami, jako je LA-ICP-MS, aby se ověřila vypovídací hodnota metody. Práce tak poskytuje ucelený pohled na mož-nosti stanovení distribuce lithia v minerálech.

Klíčová slova

LIBS, prvkové mapování, lithium, slída, geochemická analýza, syntetické sklo, optimalizace energie pulzu, emisní spektrum, analýza kráterů, semikvantitatívní analýza, analytická chemie, elemental imaging, mica, geochemical analysis, synthetic glass, pulse energy optimization, emission spectrum, crater analysis, semi-quantitative analysis, analytical chemistry

Jazyk práce: slovenština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 16. 5. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 11. 6. 2025
• Vedoucí: doc. Mgr. Karel Novotný, Ph.D.
• Oponent: doc. Mgr. Jan Cempírek, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Chemie / Analytická chemie